JJF(京)96-2022 近眼显示系统检测装置校准规范

北京市地方计量技术规范

JJF（京）96-2022

近眼显示系统检测装置校准规范

CalibrationSpecificationofInspectionDeviceof

Near-eyeDisplaySystem

2022-04-08发布2022-05-08实施

北京市市场监督管理局发布

JJF（京）96-2022

近眼显示系统检测装置校准规范

1范围

本规范适用于近眼显示系统检测装置的计量校准。

2引用文件

本规范引用下列文件：

JJG754-2005光学传递函数测量装置检定规程

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用

文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3术语和定义

3.1近眼显示系统Near-eyeDisplaySystem

近眼显示系统是一种能够通过融合数字信息和现实世界，使用户沉浸在虚拟世

界（VR）或增强现实世界（AR）的头戴式技术。近眼显示系统响应头部运动，允许

对象操作和交互。

3.2视场角FieldofView（FOV）

近眼显示设备所形成的图像中，人眼可观察到图像的边缘与观察点（人眼瞳孔

中心）连线的夹角。

注1：包括水平视场角、垂直视场角、对角线视场角。

注2：默认为单眼视场角，未加特殊说明时指左右两个边缘与单个观察点的夹角，

即水平视场角。

注3：默认视场角为特定出瞳距离时候出瞳直径中心位置下的测量值，如果未给定

出瞳距离，默认视场角为出瞳距离为10mm时出瞳直径中心位置下的测量值。

3.3调制传递函数ModulationTransferFunction（MTF）

调制传递函数反应物体各频率成分经光学系统传递后其对比度的降低情况。

3.4视场角校验设备

一种镜头视场角标定与检测装置，包括底座，底座顶侧的左侧开设条形凹槽，

条形凹槽内安装有棋盘式畸变测试卡。

4概述

1

JJF（京）96-2022

近眼显示系统检测装置（以下简称检测装置）用于对AR或VR等近眼显示系统的

性能指标检测，主要由光学测量模块、机械控制模块、计算机和测控软件组成，其

结构框图如图1所示。其中光学测量模块的基本构成包括镜头和二维成像器件（如

CCD等）可采用与光谱光度计联用，或采用光谱响应性符合视见函数或颜色匹配函

数的探测器的方式。机械控制模块包括在XYZ三维方向的平移控制和方位、俯仰两

个方向的角度旋转控制。

近眼显示系统检测装置

（

光学测量模块近眼显示系统

测计

控算

软机

件机械控制模块

）

图1近眼显示系统检测装置结构框图

5计量要求

5.1视场角测量范围和示值误差

测量范围至少应满足0º～120º，示值误差不超过±1º。

5.2MTF测量示值误差

被测检测装置对AR系统的透射MTF进行测量时，相对示值误差不超过±1.8%。

5.3亮度计量性能要求

亮度测量的相对示值误差不超过±2%。

亮度计的测量范围：0.2cd/m2~2000cd/m2。

5.4色度计量性能要求

色坐标x，y测量的示值误差不超过±0.003。

色度计应能在亮度小于2cd/m2时，测量屏幕上小面积色度坐标，推荐采用分

光型色度计。

6校准条件

2

JJF（京）96-2022

6.1环境条件

——温度：22℃～28℃；

——相对湿度：25%～85%。

——无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。

——对光学指标的校准应在暗室中进行。

6.2校准设备

6.2.1棋盘式畸变测试卡

扩展不确定度：2.0%（k=2）

注：棋盘式畸变测试卡测试图样见附录A.1。

6.2.2分辨率/清晰度测试卡

扩展不确定度：2.0%（k=2）

注：分辨率/清晰度测试卡图样见附录A.2。

6.2.3亮度标准光源

可为亮度标准源或发光强度标准灯配合标准白板。

扩展不确定度：2.0%（k=2）

6.2.4标准白板

扩展不确定度：0.0027（k=2）取=0.8

6.2.5标准色板

扩展不确定度：0.005（k=2）

6.2.6标准A光源

色温U=14K（k=2）

7校准项目与校准方法

7.1校准项目

校准项目及对应校准方法见表1。

表1校准项目及对应校准方法一览表

序号校准项目名称校准方法对应条款

1外观及功能检查7.2.1

2视场角测量范围和示值误差7.2.2

3MTF相对示值误差7.2.3

3

JJF（京）96-2022

4亮度示值误差7.2.4

5色坐标示值误差7.2.5

开机预热5分钟以上（或按被校仪器使用说明书规定的预热时间进行预热），

再对其主要技术指标进行校准。

7.2校准方法

7.2.1外观及功能检查

7.2.1.1外观

a）待测检测装置各部件机壳外表面应光洁、平整，不应有凹痕、划伤、裂缝、

变形等缺陷。金属机壳表面应有防锈、防腐蚀涂层，显示屏显示应清晰、完整，不

得有缺损现象。

b）待测检测装置应有铭牌，铭牌应符合如下规定：

铭牌应牢固安装在机壳外表面的醒目位置，并标出制造商名称、地址、商标、

产品中文名称、规格型号、可识别的唯一性编号、制造日期等内容。

7.2.1.2工作正常性检查

待测检测装置通电后，观察如下功能是否正常：

a）显示及操作控制功能。

b）测量功能。

7.2.2视场角测量范围和示值误差

将待测检测装置和视场角校验设备置于暗室中，按图2所示的位置摆放好，并

调整被测检测装置的入瞳位置与视场角校验设备中棋盘式畸变测试卡的位置相匹

配。利用试验软件控制校验设备全屏显示纯白图像，按照使用说明书用待测检测装

置测量校验设备中显示图像的视场角，得到测量值。

图2视场角测量范围和示值误差测量示意图

视场角测量示值误差用∆Ah表示，按下式计算：

∆퐴h=퐴h−퐴h0（1）

4

JJF（京）96-2022

式中：∆Ah——视场角示值误差，单位：°；

Ah——视场角测量值，单位：°；

Ah0——视场角标准值，单位：°。

7.2.3MTF相对示值误差

将辐射源、分辨率/清晰度测试卡、标准镜头和被测检测装置置于暗室中，按

图3所示的位置摆放好，并调整对齐被测检测装置的入瞳位置与标准镜头和标准A

光源的位置相匹配。打开辐射源，依次测量标准镜头在10mm-1，30mm-1，50mm-1三个

空间频率点下的MTF值，每个空间频率点下重复测量3次，以3次测量的平均值作

为MTF测量值。[JJG754-2005，MTF示值的检定7.3.2]

待测检测装置标准镜头分辨率/清晰度测试卡

标准A光源

图3MTF测量示意图

-1-1-1

在10mm，30mm，50mm三个空间频率点的MTF测量示值误差分别用ΔMi

表示，按下式计算：

푀i−푀0

∆푀i=×100%（2）

푀0

式中：

ΔMi——不同空间频率点下的MTF相对示值误差；

Mi——不同空间频率点下MTF测量值；

M0——不同空间频率点下标准镜头的标准值。

7.2.4亮度示值误差

将被测检测装置和亮度标准光源置于暗室中，按图4所示位置摆放。调整被测

检测装置的入瞳位置与亮度标准光源位置相匹配。按照使用说明书用待测检测装置

测量亮度标准光源的亮度，重复测量3次，以3次测量的平均值作为亮度测量值。

待测检测装置

亮度标准光源

5

JJF（京）96-2022

图4亮度测量示意图

亮度测量示值误差用∆L表示，按下式计算：

퐿−퐿

∆퐿=0×100%（3）

퐿0

式中：

∆L——亮度示值误差；

L——亮度测量值，单位：cd/m2；

2

L0——亮度标准值，单位：cd/m。

7.2.5色坐标示值误差

将被测检测装置、标准A光源和标准色板置于暗室中，按图5所示位置摆放。

利用标准色板依次提供红、绿、蓝纯色图像。按照使用说明书用待测检测装置分别

测量色板中图像中心点的色坐标，每个测试图像分别重复测量3次，以3次测量的

平均值作为色坐标测量值。

待测检测装置标准A光源

标准色板

45°

图5色坐标测量示意图

色坐标测量示值误差用∆x，∆y表示，按下式计算：

∆푥=푥−푥0

（4）

∆푦=푦−푦0

式中：

∆x，∆y——色坐标示值误差；

x，y——色坐标测量值；

x0，y0——标准色板的色坐标标准值。

8校准结果的处理

校准后，出具校准证书。校准结果应在校准证书上反映，校准证书中应注明以

下内容：

6

JJF（京）96-2022

——被测检测装置的类型和光阑尺寸；

——所用的眼点位置（出瞳距离），Z轴位置；

——如必要可说明所用的测量修正方法。

还应至少包括以下信息：

a)标题，如“校准证书”；

b)实验室名称和地址；

c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同)；

d)证书的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识；

e)客户的名称和地址；

f)被校对象的描述和明确标识；

g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对

象的接收日期；

h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说

明；

i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

k)校准环境的描述；

l)校准结果及其测量不确定度的说明；

m)对校准规范的偏离的说明；

n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；

o)校准结果仅对被校对象有效的声明；

p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

校准原始记录格式见附录A，校准证书内页格式见附录B、校准结果不确定度

评定示例见附录C。

9复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因

素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，复校时间

间隔建议为1年。

7

JJF（京）96-2022

附录A

参考标识图图形样例

(资料性附录)

A.1棋盘图形

棋盘标识图形示例在ISO9241-305中确定，可用于被测近眼显示系统检测装

置与校验设备的光学对准校正，中心可以为黑色或白色。通常情况下使用黑白棋盘

图形，如果必要也可使用其他颜色（红、绿、蓝等）的棋盘图形。

图A.15×5棋盘图示例

A.2分辨率/清晰度测试图形

如图A.2所示，不同周期性的黑白等宽线对图形用于测试MTF。空间频率是线

对间距的倒数（fCPD=1/P）。CPD是通过近眼显示系统观察的每度线对数。至少应在

低、中、高3种空间频率（像方空间）下进行MTF测量试验，可参考如下空间频率

（像方空间）：10mm-1，30mm-1，50mm-1。

a)低分辨率b)中分辨率c)高分辨率

P：线对间距(mm);

W：线宽(mm)。

8

JJF（京）96-2022

图A.2分辨率/清晰度测试图形示例

附录B

近眼显示检测装置校准原始记录格式

近眼显示检测装置校准原始记录

校准证书编号：__________________________校准日期：_____________

校准单位名称：_________________________________________________________

校准单位地址：_________________________________________________________

仪器名称：_______________________型号/规格：___________出厂编号：_________

生产厂商：______________________________________________________________

所依据的技术文件（代号、名称）：___________________________________________

温度：_______℃相对湿度：________%检定地点：___________________________

校准员：___________________________核验员：______________________________

校准使用的计量标准器具：

名称：____________________________型号：_____________出厂编号：___________

准确度等级：_____________标准器具证书号：_______________________________

所用的眼点位置（出瞳距离）/Z轴位置：_________；

被测检测装置的类型和光阑尺寸：_________；

校准项目：

1.视场角测量范围和示值误差：

检测装置的视场角测量标准：_________；边界限值：_________。

视场角测量值视场角测量

视场角标准值

123平均值示值误差

2.MTF测量示值误差：

9

JJF（京）96-2022

MTF测量值MTF测量示

空间频率MTF标准值

123平均值值误差

-1

10mm

-1

30mm

-1

50mm

3.亮度测量示值误差：

亮度测量值亮度测量示

测试图样亮度标准值

123平均值值误差

白

黑

4.色坐标测量示值误差：

测量值色坐标测

测试图样色坐标标准值量示值误

123平均值

差

x

白

y

x

红

y

x

绿

y

x

蓝

y

x

黄

y

10

JJF（京）96-2022

附录C

近眼显示检测装置校准证书内页格式式样（第2页）

证书编号××××××-××××

校准机构授权说明

校准环境条件及地点：

温度℃地点

相对湿度%其他

校准使用的计量（基）标准装置

不确定度/准确度等计量（基）标准

名称测量范围有效期至

级/最大允许误差证书编号

校准使用的标准器

不确定度/准确度等级检定/校准

名称测量范围有效期至

/最大允许误差证书编号

第×页共×页

11

JJF（京）96-2022

附录D

近眼显示检测装置校准证书内页格式式样（第3页）

证书编号××××××-××××××

校准结果

所用的眼点位置（出瞳距离）/Z轴位置：_________；

被测检测装置的类型和光阑尺寸：_________；

1.视场角测量范围和示值误差：

检测装置的视场角测量标准：_________；边界限值：_________。

视场角标准值视场角测量值视场角测量示值误差

2.MTF测量示值误差：

空间频率MTF标准值MTF测量值MTF测量示值误差

10mm-1

30mm-1

50mm-1

3.亮度测量示值误差：

测试图样亮度标准值亮度测量值亮度测量示值误差

白

黑

4.色坐标测量示值误差：

标准值测量值色坐标测量

测试图样

x0y0xy示值误差

白

红

绿

蓝

黄

第×页共×页

12

JJF（京）96-2022

附录E

测量不确定度评定示例

E.1.亮度测量示值不确定度

E.1.1测量方法

按照本校准规范的要求和步骤，用待测检测装置分别测量校验设备中图像中心

点的亮度，每个测试图像分别重复测量3次，以3次测量的平均值作为亮度测量值。

E.1.2数学模型

本次采用光强标准灯的测量方法，当点光源垂直照射到一朗伯面上时，该面上

的亮度L(cd/m2)由下式给出：

퐿(푐푑/푚2)=휌퐼(푐푑)/휋푑2(푚)（E.1）

当距离d(m)与光强标准灯的线度l(m)之比d(m)/l(m)在5～10时上式成立。

式中I(cd)为光源的发光强度，为朗伯面在380nm～780nm范围内的积分反射比，

d(m)为灯丝平面到朗伯面之间的距离。

푑휋2푑휌2푑퐼2푑푑2

푢=√(()+()+()+(2)（E.2）

rel휋휌퐼푑

E.1.3不确定度分量评定

E.1.3.1值的相对不确定度u1

−6−4

取＝3.1416，则푢1=푑휋/휋=2.3×10=2.3×10%

E.1.3.2标准白板的相对不确定度u2

取=0.8，则푢2=푑휌/휌=0.27%

E.1.3.3亮度标准灯的相对标准不确定度u3

一级亮度标准灯的相对标准不确定度푢3=푑퐼/퐼=1.2%⁄3=0.4%

二级亮度标准灯的相对标准不确定度푢3=푑퐼/퐼=1.8%⁄3=0.6%

E.1.3.4电源电压的相对标准不确定度u4

电源电压波动对发光强度的影响产生的相对标准不确定度푢4=푑퐼(푐푑)/

푑푉

퐼(푐푑))=3.6=3.6×0.005%=0.018%

푉

E.1.3.5距离测量装置的相对标准不确定度u5

距离测量装置产生的相对标准不确定度푢5=푑푑/푑=1푚푚⁄1000푚푚=0.1%

13

JJF（京）96-2022

E.1.3.6白板调整产生的相对标准不确定度u6

标准白板的法线偏离测量装置轴线的相对标准不确定度u6=0.1%

E.1.3.7被校仪器的测量不稳定性引起的相对不确定度u7

以某次测量180cd/m2的数据为例，仪器的示值分别为180.4cd/m2、180.2cd/m2、

180.4cd/m2、180.3cd/m2、180.1cd/m2、180.2cd/m2，用贝塞尔公式计算得出由于被

校仪器的不稳定性引起的标准偏差为0.082cd/m2，其造成的测量相对不确定度为：

0.082

푢=×100%=0.019%。

7√6×180

E.1.4不确定度分量计算

引入的不确定度如下表：

表E.1.1不确定度分量一览表

不确定度来源类型不确定度包含因子

-4

u1π值B2.3×10%k=2

u2标准白板B0.27%k=2

u3标准光源B0.4%k=2

u4电源电压B0.018%k=2

u5距离测量装置B0.1%k=2

u6白板调整A0.1%k=2

u7被校仪器A0.046%k=2

E.1.5合成相对标准不确定度

以上各量互不相关，故合成相对标准不确定度为

722222222

푢푐푟푒푙=√∑푖=1(푐푖푢푖)=√(푢1+푢2+푢3+푢4+(2푢5)+푢6+푢7=0.52%

E.1.6相对扩展不确定度

取k=2，适当放大不确定度，相对扩展不确定度为：

푈푟푒푙=2×푢푐푟푒푙=1.04%

E.2.色度测量示值不确定度

E.2.1测量方法

按照本校准规范的要求和步骤，用待测检测装置分别测量校验设备中图像中心

点的色坐标，每个测试图像分别重复测量3次，以3次测量的平均值作为色坐标测

量值。

E.2.2数学模型

14

JJF（京）96-2022

色坐标测量示值误差用∆x，∆y表示，按下式计算：

∆푥=푥−푥0

(E.3)

∆푦=푦−푦0

式中：

∆x，∆y——色坐标测量示值误差；

x，y——色坐标测量值；

x0，y0——色坐标标准值。

E.2.3不确定分量评定

E.2.3.1标准色板定标的不确定度u1

查上级校准证书，可知，标准色板的定标相对不确定度为